JP2021014971A - 貯留タンクユニット - Google Patents

Abstract

【課題】貯留タンク内に貯留される水を効率良く昇温できる貯留タンクユニットを提供する。【解決手段】貯留タンクユニットは、流体を貯留する貯留タンク（51）と、前記貯留タンク（51）内部に設けられ、前記流体を加熱する熱交換器（52）とを備える。前記熱交換器（52）は、前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面及び底面から離間するように配置されるとともに、前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面に沿った螺旋状に形成された伝熱管（53）を備えている。前記伝熱管（53）の軸直角断面視において、該伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）は、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長い。【選択図】図３

Description

本開示は、貯留タンクユニットに関する。

従来より、水を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクの内部に設けられた熱交換器とを有する貯留タンクユニットが知られている。例えば、特許文献１に開示される貯留タンクには、螺旋状に形成された熱交換器とバッフル板とを備える。熱交換器近傍の水は加熱されることによって貯留タンク内では水が対流する。熱交換器の内側に設けられたバッフル板により水の対流が促進される。

ＥＰ０６３３９９５Ｂ１号公報

貯留タンクから使用者が浴槽などの給湯対象物に給湯したい場合、該タンク内の水を効率良く昇温できることが望まれる。

本開示の目的は、貯留タンク内の流体を効率良く昇温できる貯留タンクユニットを提供することである。

第１の態様は、流体を貯留する貯留タンク（51）と、前記貯留タンク（51）内部に設けられ、前記流体を加熱する熱交換器（52）とを備え、前記熱交換器（52）は、前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面及び底面から離間するように配置されるとともに、前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面に沿った螺旋状に形成された伝熱管（53）を備えており、前記伝熱管（53）の軸直角断面視において、該伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）は、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長いことを特徴とする。

第１の態様では、熱交換器（52）付近の流体は、該熱交換器（52）に加熱される。このことによって、熱交換器（52）の内側に沿って上昇する上昇流を形成できる。伝熱管（53）は、軸直角断面視において、下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）が、両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長い。そのため、上昇する流体との接触面積を大きくすることができる。

第２の態様は、第１の態様において、前記伝熱管（53）は、楕円管又は扁平管で構成されていることを特徴とする。

第２の態様では、伝熱管（53）を楕円管または扁平管にすることによって、軸直角断面の鉛直方向の長さ（H）が水平方向の長さ（W）よりも長い伝熱管（53）を容易に形成できる。

第３の態様は、第１または第２の態様において、前記伝熱管（53）の軸直角断面の形状は、鉛直方向に延びる縦長状であることを特徴とする。

第３の態様では、伝熱管（53）は、軸直角断面の形状が流体の上昇流に沿うように鉛直に延びるため、上昇する流体との接触面積を増大できる。

第４の態様は、第１〜３の態様において、前記伝熱管（53）は、上下に隣り合う複数の伝熱部（57，57，…）を含み、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）のうち、上側の前記伝熱部（57）の下端と下側の前記伝熱部（57）の上端との間の距離（B）は、前記伝熱管（53）の前記鉛直方向の長さ（H）よりも短いことを特徴とする。

第４の態様では、流体が上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、流体の上昇流の速度の減衰を抑制できる。

第５の態様は、第１〜３の態様のいずれか１つにおいて、前記伝熱管（53）は、上下に隣り合う複数の伝熱部（57，57，…）を含み、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）が互いに接触していることを特徴とする。

第５の態様では、流体が上下方向に隣り合う伝熱部（57,57）の間に流れることを禁止できる。このことにより、流体の上昇流の速度の減衰を抑制できる。

第６の態様は、第１〜５の態様において、前記熱交換器（52）の上方に配置され、該熱交換器（52）の内側を上昇する流体を、前記貯留タンク（51）の中心側に案内する整流板（71）を備えることを特徴とする。

第６の態様では、流体が貯留タンク（51）の側壁（56）に近い下降流と、熱交換器（52）の内側で生じた上昇流とが衝突することを抑制できる。

第７の態様は、第１〜６の態様において、前記熱交換器（52）の内側及び外側の少なくとも一方に配置され、前記伝熱管（53）に沿った筒状の仕切板（74）を備えることを特徴とする。

第７の態様では、熱交換器（52）と仕切板（74）との間に筒状の空間が形成される。このことにより、筒状の空間の流体が熱交換器（52）により加熱されるため、この空間の流体の上昇速度を増大できる。

第８の態様は、第１から第７の態様のいずれか１つにおいて、前記伝熱管（53）の流入口（59）は、前記伝熱管（53）の上端に設けられ、前記伝熱管（53）の流出口（60）は、前記伝熱管（53）の下端に設けられることを特徴とする。

第８の態様では、伝熱管（53）を流れる熱媒体と熱交換器（52）の内部を流れる流体とが実質的に対向流となる。このため、熱交換器（52）から流体への熱伝達を促進できる。

第９の態様は、第１から第８の態様のいずれか１つにおいて、前記熱交換器（52）は、前記貯留タンク（51）内の空間のうち下部のみに配置されることを特徴とする。

第９の態様では、貯留タンク（51）の上部に、流体が対流する空間を確保できる。

第１０の態様は、水を貯留する貯留タンクユニットを備えた給湯装置（20）であって、第１から第９の態様のいずれか１つの貯留タンクユニットを備えていることを特徴とする給湯装置である。

図１は、実施形態に係る貯留タンクユニットの全体構成を示す配管系統図である。 図２は、伝熱管の一部の軸直角断面を示す図である。 図３は、熱交換器により加熱された給湯貯留タンク内の流体の流れを示す模式図である。 図４は、第１変形例に係る給湯貯留タンクの図３に相当する図である。 図５は、第２変形例に係る給湯貯留タンクの図３に相当する図である。 図６は、その他の実施形態に係る給湯貯留タンクの図３に相当する図である。 図７は、その他の実施形態に係る伝熱管の図２に相当する図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《実施形態》
本開示の給湯装置（20）は、ヒートポンプ式の給湯ユニット（1）に適用される。給湯ユニット（1）は、水源（S）から供給された水を加熱し、加熱した温水を貯留タンク（51）内に貯留する。貯留タンク（51）内の温水は所定の給湯対象（T）へ供給される。水源（S）は、水が供給されるラインであり、上水道などを含む。給湯対象（T）は、温水が利用される対象であり、シャワー、蛇口、浴槽などを含む。

図１に示すように、給湯ユニット（1）は、熱源装置（10）と給湯装置（20）とを有している。熱源装置（10）は、冷媒回路（11）を有している。給湯装置（20）は、加熱流路（30）と給湯流路（40）とを有している。加熱流路（30）は、熱媒体である水が流れる流路である。給湯流路（40）は、水源（S）と給湯対象（T）との間に形成される水の流路である。給湯ユニット（1）は、水熱交換器（13）を有している。冷媒回路（11）と加熱流路（30）とは、水熱交換器（13）を介して互いに接続される。

〈熱源装置〉
熱源装置（10）は、温水を生成するための熱源である。熱源装置（10）の冷媒回路（11）には、冷媒が充填される。冷媒としては、例えばフロン系の冷媒や、プロパンなどの自然冷媒が用いられる。冷媒回路（11）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

冷媒回路（11）は、圧縮機（12）、水熱交換器（13）、膨張弁（14）、及び空気熱交換器（15）を有する。

圧縮機（12）は、低圧冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機（12）は、高圧まで圧縮した冷媒を吐出する。

水熱交換器（13）は、加熱流路（30）の水を加熱する。水熱交換器（13）は、冷媒流路（13a）と水流路（13b）とを有する。水熱交換器（13）は、冷媒流路（13a）を流れる冷媒と、水流路（13b）を流れる熱媒体である水とを熱交換させる。水熱交換器（13）は、冷媒が放熱する放熱器（凝縮器）を構成する。

膨張弁（14）は、冷媒を減圧する減圧機構を構成する。膨張弁（14）は、高圧冷媒を低圧冷媒まで減圧する。膨張弁（14）は、例えば電子膨張弁で構成される。

空気熱交換器（15）は、空気と冷媒を熱交換させる。空気熱交換器（15）は、室外に設置される。空気熱交換器（15）の近傍には、室外ファン（16）が設置される。室外ファン（16）が搬送する空気は空気熱交換器（15）を通過する。空気熱交換器（15）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。空気熱交換器（15）は、蒸発器を構成する。

〈給湯装置〉
給湯装置（20）は、加熱流路（30）と給湯流路（40）と貯留タンクユニット（50）とを備える。

〈加熱流路〉
加熱流路（30）は、水熱交換器（13）、貯留タンクユニット（50）、流入管（31）、流出管（32）、及びポンプ（33）を有する。

貯留タンクユニット（50）は、貯留タンク（51）と熱交換器（52）とを備える。貯留タンク（51）は、内部に流体である水を貯留する。貯留タンク（51）内の水は、熱交換器（52）により加熱される。熱交換器（52）は、貯留タンク（51）内部に設けられる。熱交換器（52）は、熱媒体である水が流れる伝熱管（53）を備える。

流出管（32）は、貯留タンク（51）内で吸熱された伝熱管（53）内の水が水熱交換器（13）へ流れる管である。流出管（32）の上流端は、伝熱管（53）の下流端に接続される。流出管（32）の下流端は、水熱交換器の水流路（13b）の上流端に接続される。

水熱交換器（13）は、水流路（13b）を備える。水熱交換器（13）では、放熱する冷媒によって流出管（32）から流入する水が加熱される。

流入管（31）は、水熱交換器（13）によって加熱された水が貯留タンク（51）へ流入する管である。流入管（31）の上流端は、水流路（13b）の下流端と接続される。流入管（31）の下流端は貯留タンク（51）内の伝熱管（53）の上端と接続される。

ポンプ（33）は、加熱流路（30）の水を搬送する搬送装置である。ポンプ（33）は、流出管（32）に設けられている。

〈給湯流路〉
給湯流路（40）は、給水管（41）及び給湯管（42）を有する。

給水管（41）は、水源（S）と貯留タンク（51）とを連通する流入流路である。給水管（41）の上流端は、例えば上水道の配管に接続する。給水管（41）の下流端は、貯留タンク（51）の底部（54）に接続する。給水管（41）は、水源（S）の低温水を貯留タンク（51）へ適宜供給する。具体的には、貯留タンク（51）の水が給湯対象（T）へ供給されると、貯留タンク（51）の内圧が低下する。これに伴い、水源（S）と貯留タンク（51）との圧力差が増大し、水源（S）の低温水が給水管（41）を介して貯留タンク（51）へ補充される。

給湯管（42）は、貯留タンク（51）と給湯対象（T）とを連通する流出流路である。給湯管（42）の上流端は、貯留タンク（51）の頂部（55）に接続する。

給水管（41）から貯留タンク（51）内に流入した水は貯留タンク（51）内部で加熱され、給湯管（42）へ流出する。給湯管（42）の水は給湯管（42）を通過して給湯対象（T）へ給水される。

−貯留タンクユニット−
〈貯留タンク〉
貯留タンク（51）は、縦長の円筒状に形成される。貯留タンク（51）は、密閉容器である。貯留タンク（51）は円筒状の側壁（56）と、側壁（56）の下端側を閉塞する底部（54）と、側壁（56）の上端側を閉塞する頂部（55）とを有する。貯留タンク（51）内部には、流体である水が貯留される。

流入管（31）は頂部（55）から貯留タンク（51）内へ貫通する。流出管（32）は底部（54）から貯留タンク（51）内へ貫通する。流入管（31）及び流出管（32）は、貯留タンク（51）の内部を鉛直方向に延びている。

〈熱交換器〉
熱交換器（52）は、貯留タンク（51）の側壁（56）の内面及び底面から離間するように配置されている。熱交換器（52）は、固定部材（図示省略）によって貯留タンク（51）内に固定されている。

熱交換器（52）は、熱媒体である水が流れる伝熱管（53）を有する。伝熱管（53）はステンレスを含む素材により構成される。伝熱管（53）は、貯留タンク（51）の側壁（56）の内周面に沿って螺旋状に形成されている。具体的に、伝熱管（53）は、上下方向に隣り合う複数の伝熱部（57，57,…）から構成される。各伝熱部（57）は、螺旋状の伝熱管（53）のうちの一巻きの部分である。伝熱部（57，57，…）は、いずれも同じ形状である。

伝熱管（53）の流入端には、熱媒体が流入する流入口（59）が形成される。流入口（59）は、伝熱管（53）の上端に位置する。流入口（59）は、流入管（31）の流出端に接続される。

伝熱管（53）の流出端には、熱媒体が伝熱管（53）から流出する流出口（60）が形成される。流出口（60）は、流出管（32）の流入端に接続される。

図２に示すように、伝熱管（53）は楕円管である。伝熱管（53）は、該伝熱管（53）の軸直角断面において、上下に縦長の楕円形に形成される。伝熱管（53）の長軸の向きは、鉛直方向に一致している。言い換えると、伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）は、伝熱管（53）の長径（R1）と同じ長さである。伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）は、伝熱管（53）の短径（R2）と同じ長さである。言い換えると、伝熱管（53）の鉛直方向の長さ（H）は、水平方向の長さ（W）よりも長い。

上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）のうち、上側の伝熱部（57）の下端と下側の伝熱部（57）の上端との間の距離（B）は、伝熱管（53）の長径（R1）よりも短い。言い換えると、距離（B）は伝熱管（53）の鉛直方向の長さ（H）よりも短い。

熱交換器（52）の内側には円柱形の内部空間（P1）が形成される。貯留タンク（51）の側壁（56）の内周面と熱交換器（52）との間には、円筒状の側部空間（P2）が形成される。熱交換器（52）と貯留タンク（51）の底面との間には底部空間（P3）が形成される。熱交換器（52）は、貯留タンク（51）内の下部寄りに配置される。熱交換器（52）の上方には上部空間（P4）が形成される。

−運転動作−
給湯ユニット（1）は、貯留タンク（51）内の水を加熱する加熱運転と、貯留タンク（51）内の加熱された水を給湯対象（T）に供給する給湯運転とを実行する。

加熱運転では、図１に示す熱源装置（10）が運転され、且つポンプ（33）がＯＮされる。

加熱運転中の熱源装置（10）の運転時には、圧縮機（12）が駆動され、膨張弁（14）の開度が調節される。冷媒回路（11）では、冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（12）で圧縮された冷媒は、水熱交換器（13）の冷媒流路（13a）を流れる。水熱交換器（13）では、冷媒流路（13a）の水が水流路（13b）の水に放熱する。その結果、冷媒流路（13a）の冷媒が凝縮する。水熱交換器（13）で放熱した冷媒は、膨張弁（14）で減圧された後、空気熱交換器（15）を流れる。空気熱交換器（15）では、冷媒が空気熱交換器（15）で蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機（12）に吸入される。

水熱交換器（13）で加熱された水流路（13b）内の水は、流入管（31）を流れ、熱交換器（52）の流入口（59）に流入する。流入口（59）に流入した水は、伝熱管（53）内を流れ、流出口（60）から流出管（32）へ流出する。流出管（32）内の水は再び水熱交換器（13）へ流入し、水流路（13b）の冷媒流路（13a）によって加熱される。

給湯運転では、貯留タンク（51）内の水を給湯対象（T）に供給する。貯留タンク（51）内の水が減少すると、水源（S）から水が貯留タンク（51）内に供給される。

貯留タンク（51）内に供給された水により、貯留タンク（51）内の水温は低下する。そのため、加熱運転により貯留タンク（51）の水が加熱される。

−貯留タンク内の水の流れ−
次に、貯留タンク（51）内の流体の水の流れについて説明する。

図３に示すように、内部空間（P1）において、伝熱管（53）近傍の流体は、伝熱管（53）から熱交換されることによって加熱される。このことにより、内部空間（P1）では、上昇流が形成される。

側部空間（P2）では、貯留タンク（51）の側壁（56）からの放熱によって流体の昇温が抑制される。そのため、内部空間（P1）では上昇流が発生し、側部空間（P2）では、下降流が形成される。内部空間（P1）の上昇流は、貯留タンク（51）の上部空間（P4）へ流れる。上昇流は貯留タンク（51）の頂部（55）まで流れる。その後、上昇流は下方へ折り返されることによって、下降流が形成される。この下降流は、側部空間（P2）の下降流と合流する。

内部空間（P1）の中心寄りの流体は、熱交換器（52）近傍の流体よりも温度が低い。そのため内部空間（P1）の上昇流の一部は、伝熱管（53）の中心に向かって流れる。その後、この流れは下降流となり、底部空間（P3）に流出する。底部空間（P3）の流体は、内部空間（P1）の伝熱管（53）によって再び加熱されて、上昇流となる。

以上のようにして、貯留タンク（51）内部では自然対流が形成される。

−実施形態の効果−
実施形態では、給湯装置（20）は、流体を貯留する貯留タンク（51）と、前記貯留タンク（51）内部に設けられ、前記流体を加熱する熱交換器（52）とを備えている。前記熱交換器（52）は、前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面及び底面から離間するように配置されるとともに、前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面に沿った螺旋状に形成された伝熱管（53）を備えている。前記伝熱管（53）の軸直角断面視において、該伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）は、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長い。このため、例えば円形の伝熱管と比べて、熱交換器（52）の内側を上昇する流体と伝熱管（53）の接触する面積が増大し、伝熱管（53）と水との熱交換を促進できる。

加えて、伝熱管（53）の鉛直方向の長さ（H）を水平方向の長さ（W）よりも長くすると、例えば円形の伝熱管と比べて、熱交換器（52）の内側の上昇流の抵抗を低減できる。そのため、上昇流の流速を増大でき、ひいては貯留タンク（51）内の自然対流を促進できる。以上により、貯留タンク（51）の流体を効率良く昇温できる。

加えて、貯留タンク（51）内の自然対流が促進されることにより、貯留タンク（51）内の流体の温度を速やかに均一化できる。このことにより、別途撹拌装置など設置する必要がない。従って、給湯装置（20）の操作を容易にすると共に、製造コストを抑えることができる。

実施形態では、伝熱管（53）は、楕円管で構成されている。このことにより、軸直角断面視において、下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）が、両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長い伝熱管（53）を容易に形成できる。

本実施形態では、伝熱管（53）の軸直角断面の形状は、鉛直方向に延びる縦長状である。具体的に、楕円管である伝熱管（53）の長軸の向きは、鉛直方向と一致している。そのため、伝熱管（53）の軸直角断面の形状は、上昇流に沿うように鉛直に延びる。このことにより、伝熱管（53）と流体との接触面積をさらに増大できる。加えて、上昇流の抵抗をさらに低減できる。

実施形態では、伝熱管（53）は、上下に隣り合う複数の伝熱部（57，57，…）を含み、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）のうち、上側の前記伝熱部（57）の下端と下側の前記伝熱部（57）の上端と間の距離（B）が、前記伝熱管（53）の前記鉛直方向の長さ（H）よりも短い。

この構成により、内部空間（P1）において上昇流を形成した流体が、隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、上昇流の速度の減衰を抑制でき、自然対流を促進できる。

加えて、距離（B）が小さいため、熱交換器（52）を上下方向に小型化できる。このことにより、貯留タンク（51）の上部空間の容積を増大でき、上部空間での自然対流を促進できる。

加えて、螺旋状の伝熱管（53）の巻き数を増やすことができる。そのため、上昇流を形成した流体と伝熱管（53）との接する面積が増大する。このことにより、伝熱管（53）と水の流体熱交換を促進できる。

実施形態では、伝熱管（53）の流入口（59）は、伝熱管（53）の上端に設けられている。一方、伝熱管（53）の流出口（60）は、伝熱管（53）の下端に設けられる。

具体的には、水熱交換器により加熱された熱媒体は、流入管（31）を通過して伝熱管（53）の上端にある流入口（59）から流入する。熱媒体は、伝熱管（53）内を下方に向かって流れ、伝熱管（53）の下端にある流出口（60）から流出管（32）内に流れる。換言すると、熱媒体は、伝熱管（53）の上端から下端に向かって流れる。従って、熱交換器（52）の内側において、加熱された流体の上昇流と実質的に対向流となる。このことにより、伝熱管（53）と流体との熱交換を促進できる。

実施形態では、熱交換器（52）は、貯留タンク（51）内の空間のうち下部のみに配置される。このことにより、貯留タンク（51）の上部に、伝熱管（53）によって上昇流を形成した流体が流れる空間を確保できる。従って、流体の自然対流を促進できる。

−実施形態の変形例−
〈変形例１〉
図４に示すように、本実施形態の変形例１では、貯留タンクユニット（50）は、整流板（71）を備える。整流板（71）は、貯留タンク（51）内であって、熱交換器（52）の上方に固定される。整流板（71）は、熱交換器（52）の内側を上昇する流体を貯留タンク（51）の中心側へ案内する。具体的に、整流板（71）は、上面と底面とが開口した筒状の円錐台状に形成された板部材である。整流板（71）は、熱交換器（52）の上端付近から熱交換器（52）の中心方向へ上方に傾斜するように配置される。整流板（71）は、開口中心が熱交換器（52）の中心軸と一致する。

この変形例によれば、内部空間（P1）の上昇流と上部空間（P4）から流れる下降流とが熱交換器（52）の上端付近で衝突することを抑制できる。このことにより、流体の自然対流をさらに促進できる。

〈変形例２〉
図５に示すように、本実施形態の変形例２では、貯留タンクユニット（50）は、仕切板（74）を備える。仕切板（74）は、第１仕切板（72）と第２仕切板（73）とから構成される。第１仕切板（72）及び第２仕切板（73）は、伝熱管（53）に沿った筒状に形成される。第１仕切板（72）は、熱交換器（52）の内側に配置される。第２仕切板（73）は、熱交換器（52）の外側に配置される。第１仕切板（72）及び第２仕切板（73）の上端の高さ位置は、熱交換器（52）の上端の高さ位置と同等もしくはそれ以上である。第１仕切板（72）及び第２仕切板（73）の下端の高さ位置は、熱交換器（52）の下端の高さ位置と同等もしくはそれ以下である。第２仕切板（73）と貯留タンク（51）の側壁（56）の内周面との間には側部空間（P2）が形成される。第１仕切板（72）内の空間は内部空間（P1）である。

この変形例によれば、熱交換器（52）と第１仕切板（72）との間、及び熱交換器（52）と第２仕切板（73）との間にそれぞれ筒状空間（P5）が形成される。そのため、筒状空間（P5）内の流体が熱交換器（52）により直接的に加熱される。このことにより、仕切板（74）を有さない貯留タンクと比べて、伝熱管（53）と流体との熱交換を促進できる。従って、筒状空間（P5）の上昇流の流速を増大できる。さらに、内部空間（P1）及び側部空間（P2）の流体は、底部空間（P3）を介して筒状空間（P5）に引き込まれる。そのため、筒状空間（P5）の上昇流の流速の増大に伴って、内部空間（P1）及び側部空間（P2）の下降流の流速も増大できる。以上により、流体の自然対流をさらに促進できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については以下のような構成としてもよい。

図６に示すように、上記各実施形態の熱交換器（52）において、熱交換器（52）の下部は貯留タンク（51）の底部の形状に沿うように傾斜していてもよい。具体的に、熱交換器（52）の下部に位置する伝熱部（57，57，…）の直径は、下端に向かうに伴って徐々に小さくなる。それに伴って、伝熱部（57，57，…）の下端が貯留タンクの中心へ向くように伝熱管（53）の長軸が傾く。そのため、熱交換器（52）を貯留タンク（51）内のより底面に近い位置に固定できる。このことにより、より広い上部空間（P4）を確保できる。従って、流体の自然対流を促進できる。

図７に示すように、上記各実施形態の熱交換器（52）において、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）のうち、上側の伝熱部（57）の下端と下側の伝熱部（57）の上端とが互いに接していてもよい。このことにより、流体が上下に隣り合う伝熱部（57，57）の間を流れることを禁止できる。従って、上昇流の速度の減衰を抑えることができる。加えて、熱交換器（52）を上下方向に小型化できる。このことにより、より広い上部空間（P4）を確保できるため、流体の自然対流を促進できる。また、螺旋状の伝熱管（53）の巻き数を増やすことができる。このことにより、上昇流が伝熱管（53）に接する面積を増大できる。従って、伝熱管（53）と流体との熱交換を促進できる。

上記各実施形態の熱交換器（52）において、伝熱管（53）の軸直角断面の形状は、伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）は、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長ければよい。従って、伝熱管（53）が楕円管の場合、各伝熱部（57）の上端が貯留タンク（51）の中心へ向くように、伝熱管（53）の長軸が傾いていてもよい。

上記各実施形態の熱交換器（52）において、伝熱管（53）は扁平管であってもよい。伝熱管（53）は銅を含む素材から構成されていてもよい。

上記変形例２の熱交換器（52）において、仕切板（74）は第１仕切板（72）または第２仕切板（73）のみでもよい。伝熱管（53）と第１仕切板（72）との間の筒状空間（P5）、または第２仕切板（73）との間の筒状空間（P5）にある流体が加熱されることによって、上昇流の流速を増大できる。このことにより、流体の自然対流を促進できる。

上記各実施形態において、伝熱管（53）内を流れる熱媒体は、冷媒やブラインでも良い。

上記各実施形態において、貯留タンク（51）は、上部が開口した開放型の貯留タンクであっても良い。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

本開示は、貯留タンクユニットについて有用である。

２０ 給湯装置
３０ 貯留タンク
５０ タンクユニット
５１ 貯留タンク
５２ 熱交換器
５３ 伝熱管
５７ 伝熱部
５９ 流入口
６０ 流出口
７１ 整流板
７４ 仕切板
Ｈ 鉛直方向の長さ
Ｗ 水平方向の長さ
Ｂ 距離

Claims (10)

1. 流体を貯留する貯留タンク（51）と、
   前記貯留タンク（51）内部に設けられ、前記流体を加熱する熱交換器（52）とを備え、
   前記熱交換器（52）は、
   前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面及び底面から離間するように配置されるとともに、
   前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面に沿った螺旋状に形成された伝熱管（53）を備えており、
   前記伝熱管（53）の軸直角断面視において、該伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）は、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長い
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
2. 請求項１において、
   前記伝熱管（53）は、楕円管又は扁平管で構成されている
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
3. 請求項１または２において、
   前記伝熱管（53）の軸直角断面の形状は、鉛直方向に延びる縦長状である
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
   前記伝熱管（53）は、上下に隣り合う複数の伝熱部（57，57，…）を含み、
   上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）のうち、上側の前記伝熱部（57）の下端と下側の前記伝熱部（57）の上端と間の距離（B）が、前記伝熱管（53）の前記鉛直方向の長さ（H）よりも短い
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
5. 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
   前記伝熱管（53）は、上下に隣り合う複数の伝熱部（57，57，…）を含み、
   上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）が互いに接触している
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、
   前記熱交換器（52）の上方に配置され、該熱交換器（52）の内側を上昇する流体を、前記貯留タンク（51）の中心側に案内する整流板（71）を備える
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
7. 請求項１〜６のいずれか１つにおいて、
   前記熱交換器（52）の内側及び外側の少なくとも一方に配置され、前記伝熱管（53）に沿った筒状の仕切板（74）を備える
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
8. 請求項１〜７のいずれか１つにおいて、
   前記伝熱管（53）の流入口（59）は、前記伝熱管（53）の上端に設けられ、
   前記伝熱管（53）の流出口（60）は、前記伝熱管（53）の下端に設けられる
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
9. 請求項１〜８のいずれか１つにおいて、
   前記熱交換器（52）は、前記貯留タンク（51）内の空間のうち下部のみに配置される
   ことを特徴とする貯留タンクユニット。
10. 水を貯留する貯留タンクユニット（50）を備えた給湯装置（20）であって、
    請求項１〜９のいずれか１つの貯留タンクユニット（50）を備えていることを特徴とする給湯装置。

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